CN113444213A - 一种双氰胺-对苯二甲醛缩聚物及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于絮凝剂制备技术领域，具体涉及一种双氰胺‑对苯二甲醛缩聚物及其制备方法。本发明通过利用对苯二甲醛替代甲醛与双氰胺通过缩聚反应生成新型的双氰胺‑对苯二甲醛缩聚物(DDP)，通过双氰胺结构类似的尿素、乙二胺等改性DDP，获得线型分子量高的改性双氰胺‑对苯二甲醛缩聚物(MDDP)，再通过调节反应温度、反应时间、改性剂用量、反应pH值，获得具有更好沉淀性能和操作安全性的新型双氰胺‑对苯二甲醛缩聚物；本发明制备的双氰胺‑对苯二甲醛缩聚物在污水处理过程中不仅有较好的絮凝脱色效果，同时也具备良好的沉降性能，具有良好的应用前景。

Description

一种双氰胺-对苯二甲醛缩聚物及其制备方法
技术领域
本发明属于絮凝剂制备技术领域，具体涉及一种双氰胺-对苯二甲醛缩聚物及其制备方法。
背景技术
中国作为纺织大国，其纺织能力在世界遥遥领先，不过印染、纺织和染料废水的排放以及污染情况不容乐观。据统计调查，废水中每年大致含有2亿m3的纺织染料。对于纺织印染废水脱色方面的研究，国内外都做了大量工作，但是综合考虑经济费用和处理效果，絮凝具有工业化应用潜力，而选择合适的絮凝剂也是关键的环节。
以双氰胺、甲醛为原料合成的双氰胺甲醛缩聚物(DDF)在处理纺织染料废水上有特殊的功效，它可以提供较多的阳离子，中和染料废水中的负电荷而脱稳，性能优良，但双氰胺甲醛缩聚物(DDF)最大问题是处理废水时形成的絮体细小且分散，不利用沉降，影响其应用。
中国专利申请文件(公开号：102276777A)公开了一种高效絮凝剂及其制备方法，其通过利用引入多胺类化合物增大絮凝剂分子量，使其粘度、稳定性增大，克服了目前双氰胺甲醛缩聚物类絮凝剂分子量低，絮图小，沉降速度慢等缺点，但是其使用大量有刺激性的甲醛，生产过程对环境和劳动者，存在着较大安全隐患，脱水效果有待进一步提高。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的上述问题，提出了一种成本低、絮凝脱色效果好的双氰胺-对苯二甲醛缩聚物及其制备方法。
本发明的目的可通过下列技术方案来实现：
一种双氰胺-对苯二甲醛缩聚物，所述缩聚物包括如下质量份数的原料：35-45份双氰胺、8-15份改性剂、10-15份氯化铵、30-40份对苯二甲醛。
在上述的一种双氰胺-对苯二甲醛缩聚物中，改性剂为尿素、乙二胺、三聚氰胺中的一种或多种。本发明中双氰胺-对苯二甲醛缩聚物与双氰胺-甲醛缩聚物相比分子量提高了不少，但分子量还是不够大，形成的絮体细小,较难澄清，加入改性剂后可以提高分子量，从而提高絮体的尺寸。
本发明还提供了一种双氰胺-对苯二甲醛缩聚物的制备方法，所述方法包括如下步骤：
S1、配置上述原料；
S2、先对反应釜进行预热，然后依次加入双氰胺、改性剂、氯化铵进行搅拌，在搅拌过程中添加对苯二甲醛；
S3、将反应釜升温然后保温，最后冷却至室温得缩聚物。
在上述的一种双氰胺-对苯二甲醛缩聚物的制备方法中，步骤S2预热温度为40-50℃。本发明中通过先将反应物预热，使得高活性的原料可以进行初步反应，防止快速加热到80-95℃发生爆聚反应。
在上述的一种双氰胺-对苯二甲醛缩聚物的制备方法中，步骤S3保温前需要调节反应物pH至3-7。本发明中将pH调节至3-7可以使活性基团-NH2-和-NH-的活化能降低，从而加大反应活性。
在上述的一种双氰胺-对苯二甲醛缩聚物的制备方法中，步骤S2反应釜搅拌转速为70-80rpm。
在上述的一种双氰胺-对苯二甲醛缩聚物的制备方法中，步骤S3保温反应温度为80-95℃，时间为2-4h。
本发明先将反应釜升温预热可以保证加入的双氰胺、改性剂、氯化铵与对苯二甲醛可以充分接触，进行初步反应防止后续温度升高时，发生爆聚，再通过后续将温度升至80-95℃后，保温2-4h，大大提高反应的收率。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1.本发明通过利用对苯二甲醛替代甲醛与双氰胺通过缩聚反应生成新型的双氰胺-对苯二甲醛缩聚物(DDP)，通过双氰胺结构类似的尿素、乙二胺等改性DDP，获得线型分子量高的改性双氰胺-对苯二甲醛缩聚物(MDDP)，再通过调节反应温度、反应时间、改性剂用量、反应pH值，获得具有更好沉淀性能和操作安全性的新型双氰胺-对苯二甲醛缩聚物；
2.本发明通过控制改性剂和双氰胺的比例来减少双氰胺的用量，大大降低了成产成本；
3.本发明制备的双氰胺-对苯二甲醛缩聚物在污水处理过程中不仅有较好的絮凝脱色效果，同时也具备良好的沉降性能，具有良好的应用前景。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
实施例1：
S1、配置如下质量份数的原料：40份双氰胺、8份尿素、12份氯化铵、40份对苯二甲醛；
S2、先将反应釜预热至40℃，然后依次加入双氰胺、尿素、氯化铵进行搅拌，搅拌转速为80rpm，在搅拌过程中添加对苯二甲醛；
S3、将反应釜升温调节pH至3.5，然后在85℃下保温2.5h，冷却至常温后得到无色透明有一定粘性的改性的双氰胺-对苯二甲醛缩聚物。
实施例2：
S1、配置如下质量份数的原料：45份双氰胺、12份尿素、10份氯化铵、33份对苯二甲醛；
S2、先将反应釜预热至40℃，然后依次加入双氰胺、尿素、氯化铵进行搅拌，搅拌转速为85rpm，在搅拌过程中添加对苯二甲醛；
S3、将反应釜升温调节pH至4，然后在85℃下保温3h，冷却至常温后得到无色透明有一定粘性的改性的双氰胺-对苯二甲醛缩聚物。
实施例3：
S1、配置如下质量份数的原料：40份双氰胺、10份乙二胺、12份氯化铵、38份对苯二甲醛；
S2、先将反应釜预热至45℃，然后依次加入双氰胺、乙二胺、氯化铵进行搅拌，搅拌转速为85rpm，在搅拌过程中添加对苯二甲醛；
S3、将反应釜升温调节pH至4.5，然后在85℃下保温3h，冷却至常温后得到无色透明有一定粘性的改性的双氰胺-对苯二甲醛缩聚物。
实施例4：
S1、配置如下质量份数的原料：38份双氰胺、15份三聚氰胺、12份氯化铵、35份对苯二甲醛；
S2、先将反应釜预热至50℃，然后依次加入双氰胺、三聚氰胺、氯化铵进行搅拌，搅拌转速为80rpm，在搅拌过程中添加对苯二甲醛；
S3、将反应釜升温调节pH至5，然后在85℃下保温3.5h，冷却至常温后得到无色透明有一定粘性的改性的双氰胺-对苯二甲醛缩聚物。
实施例5：
S1、配置如下质量份数的原料：38份双氰胺、12份乙二胺、10份氯化铵、40份对苯二甲醛；
S2、先将反应釜预热至50℃，然后依次加入双氰胺、乙二胺、氯化铵进行搅拌，搅拌转速为90rpm，在搅拌过程中添加对苯二甲醛；
S3、将反应釜升温调节pH至5，然后在85℃下保温3.5h，冷却至常温后得到无色透明有一定粘性的改性的双氰胺-对苯二甲醛缩聚物。
对比例1：
与实施例1的区别，仅在于，对比例1原料中用甲醛代替对苯二甲醛。
对比例2：
与实施例1的区别，仅在于，对比例2原料中不含有改性剂。
分别取1g实施例1-5和对比例1-2的样品，将其粉末配制成10g/L的溶液；
按100ppm的使用量分别加入盛有1000mL印染废水的烧杯中，并搅拌10分钟，然后静置8小时，取上清液按常规方法分别测量色度及COD计算COD去除率和脱色率。
表1：实施例1-5及对比例1-2所得缩聚物在印染废水絮凝脱色中的效果对比
实施例 COD去除率(％) 脱色率(％)
实施例1 85.3 92.8
实施例2 88.4 95.7
实施例3 83.6 93.8
实施例4 80.9 90.6
实施例5 78.8 91.2
对比例1 70.2 80.2
对比例2 73.3 82.5
从上述结果可以看出，本发明通过利用对苯二甲醛替代甲醛与双氰胺通过缩聚反应生成新型的双氰胺-对苯二甲醛缩聚物(DDP)，通过双氰胺结构类似的尿素、乙二胺等改性DDP，获得线型分子量高的改性双氰胺-对苯二甲醛缩聚物(MDDP)，再通过调节反应温度、反应时间、催化剂用量、反应pH值等影响因素，获得具有更好沉淀性能和操作安全性的新型双氰胺-对苯二甲醛缩聚物，在印染废水脱色中具有更为优异的絮凝效果。
本处实施例对本发明要求保护的技术范围中点值未穷尽之处以及在实施例技术方案中对单个或者多个技术特征的同等替换所形成的新的技术方案，同样都在本发明要求保护的范围内；同时本发明方案所有列举或者未列举的实施例中，在同一实施例中的各个参数仅仅表示其技术方案的一个实例(即一种可行性方案)，而各个参数之间并不存在严格的配合与限定关系，其中各参数在不违背公理以及本发明述求时可以相互替换，特别声明的除外。
本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述技术手段所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。以上所述是本发明的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (7)

1.一种双氰胺-对苯二甲醛缩聚物，其特征在于，所述缩聚物包括如下质量份数的原料：35-45份双氰胺、8-15份改性剂、10-15份氯化铵、30-40份对苯二甲醛。
2.根据权利要求1所述的一种双氰胺-对苯二甲醛缩聚物，其特征在于，改性剂为尿素、乙二胺、三聚氰胺中的一种或多种。
3.一种如权利要求1所述的双氰胺-对苯二甲醛缩聚物的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
S1、配置权利要求1所述原料；
S2、先对反应釜进行预热，然后依次加入双氰胺、改性剂、氯化铵进行搅拌，在搅拌过程中添加对苯二甲醛；
S3、将反应釜升温然后保温，最后冷却至室温得缩聚物。
4.根据权利要求3所述的一种双氰胺-对苯二甲醛缩聚物的制备方法，其特征在于，步骤S2预热温度为40-50℃。
5.根据权利要求3所述的一种双氰胺-对苯二甲醛缩聚物的制备方法，其特征在于，S3保温前需要调节反应物pH至3-7。
6.根据权利要求3所述的一种双氰胺-对苯二甲醛缩聚物的制备方法，其特征在于，步骤S2反应釜搅拌转速为70-80rpm。
7.根据权利要求3所述的一种双氰胺-对苯二甲醛缩聚物的制备方法，其特征在于，步骤S3保温反应温度为80-95℃，时间为2-4h。
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